咖啡的烘焙是加工过程中最重要的一环，咖啡豆必须经过烘焙才能释放出咖啡的特质，在杯中呈现独特的风味。

在烘焙的过程中，化学与物理反应会产生出一千多种物质，这些全都会影响咖啡最后的味道与香气。烘焙的周期约是15分钟，豆子会依循特定的温度曲线加热，逐渐升温到摄氏200度-230度。

烘焙过程分为三个阶段：烘干、适度烘焙、冷却。

烘干阶段几乎占了整个烘焙过程一半的时间。每一批豆子的温度都必须完全一致，烘焙程度才会均匀。

烘焙过程中，咖啡豆的重量会减少16%，体积会增加60%。豆子里的糖分会焦化，水分会蒸发，糖分与蛋白质之间的交互作用会产生色素，是豆子曾显特有的深褐色并产生香气。

咖啡最终的味道与香气取决于烘焙过程的温度曲线，也就是在烘焙过程中调整温度的技巧。每一次烘焙都有特定的温度曲线，配合不同顾客的要求与口味，以不同温度曲线来烘焙咖啡，低温烘焙的咖啡豆色泽较浅，苦味谈而酸度宜人。高温烘焙的咖啡豆色泽较深，苦中带甜，风味较饱满，浓郁。但是最重要的是不能过度烘焙，否则可能出现焦味。

烘焙的过程会依各国的饮用习惯而迥异。芬兰等北欧地区国家通常偏好轻度烘焙的咖啡豆，这种咖啡的颜色谈，稠度薄，味道偏酸而非偏苦。

德国人和美国人则是偏好色泽略深的咖啡豆；他们说咖啡豆的色泽应该和修士服一样呈深褐色。但是这种咖啡豆冲泡出来的咖啡颜色仍然偏淡，但酸度较低且苦味较重。

所谓的法式咖啡焙炒法源自法国与意大利，目的在于寻求酸度与苦味的完美平衡。